JP4492841B2

JP4492841B2 - 眼鏡レンズ加工装置

Info

Publication number: JP4492841B2
Application number: JP2003074948A
Authority: JP
Inventors: 俊昭水野; 教児武市
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: EP1464443A1; JP2004276221A; EP1464443B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼鏡レンズの周縁を加工する眼鏡レンズ加工装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
未加工の眼鏡レンズ（被加工レンズ）をレンズ回転軸で挟持し、その挟持したレンズを回転させながら砥石に押し当ててレンズの周縁を加工する眼鏡レンズ加工装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３３３６８４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の装置では、特にプラスチックレンズの加工の際に大きな加工騒音が発生する場合があり、店頭での大きな加工騒音はできるだけ抑えることが好ましい。加工騒音は装置の遮断特性を良くすることによりある程度低減できるが、これには限界がある。加工騒音が発生する理由には、大きく分けてレンズの振動による振動音と粗砥石に付着した加工粕によってレンズが滑ることに起因する滑り音とがある。振動音は粗砥石の粒度を細かくすることが効果的であるが、その反面、粗砥石に付着した加工粕によって滑り音が発生しやすくなる。また、加工性能も落ちて加工時間が長くなる問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来装置の問題点に鑑み、加工性能を落とすこと無く、加工騒音を抑制することが可能な眼鏡レンズ加工装置を提供することを技術課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００７】
（１）被加工レンズを保持するレンズ回転軸を回転するレンズ回転手段と、レンズの周縁を加工する砥石が備えられた砥石回転軸を回転する砥石回転手段と、前記砥石回転軸とレンズ回転軸との軸間距離を変動させ、砥石に対するレンズの加工圧を変える軸間距離変動手段と、を備える眼鏡レンズ加工装置において、前記砥石による被加工レンズの加工時に発生する加工騒音の大小を検知する騒音検知手段と、前記騒音検知手段により検知される滑り音発生周波数帯である５００〜１０００ＨＺの周波数についての騒音レベルの大小に基づいて前記軸間距離変動手段又は前記レンズ回転手段を制御する制御手段であって、騒音レベルが上限の所定レベルＤ０(Ｄ０は装置の設置環境で許容される上限騒音レベルとして定められる)より大きいときは加工圧を下げるように前記軸間距離変動手段を制御するか又はレンズの回転速度を下げるように前記レンズ回転手段を制御し、騒音レベルが前記所定レベルＤ０より低く設定された所定レベルＤ１より小さいときは加工圧を上げるように前記軸間距離変動手段を制御するか又はレンズの回転速度を上げるように前記レンズ回転手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る眼鏡レンズ加工装置の外観構成図である。本体１の上部右奥には、眼鏡枠形状測定装置２が内蔵されている。眼鏡形状測定装置２としては、本出願人による特開平４−９３１６４号公報、特開平５−２１２６６１号公報等に記載のものが使用できる。眼鏡形状測定装置２の前方には、眼鏡形状測定装置２を操作するためのスイッチパネル部４１０、加工情報を表示するディスプレイ４１５が配置されている。また、４２０は加工条件等の入力や加工のための指示を行う各種のスイッチを持つスイッチパネル部であり、４０２は加工室用の開閉窓である。
【０００９】
図２は装置本体１の側方断面の概略図である。４は加工室カバーであり、加工時に生じる加工粕や研削水が外部に漏れないように開閉窓４０２と共に加工室全体を覆っている。加工粕は研削水と共に加工室カバー４の下の排水口から排水される。加工室カバー４の内部には、後述するモータ６０６により回転される砥石群６０２が設けられている。装置本体１の筐体内で、加工室カバー４の外側には、被加工レンズＬＥの加工の際に生じる加工騒音をモニタするマイクロフォン３が設けられている。
【００１０】
図３は装置本体１の筐体内に配置される加工機構部の構成を説明する斜視図である。ベース１０上にはキャリッジ部７００が搭載され、キャリッジ７０１が持つ２つのレンズ回転軸７０２Ｌ、７０２Ｒに保持された被加工レンズＬＥは、砥石回転軸６０１に取付けられた砥石群６０２により研削加工される。砥石群６０２はプラスチック用粗砥石６０２ａ、ガラス用粗砥石６０２ｂ、ヤゲン及び平加工用の仕上げ砥石６０２ｃからなる。回転軸６０１の端部にはプーリ６０４が取付けられており、プーリ６０４はベルト６０５を介して砥石回転用モータ６０６の回転軸に取付けられたプーリ６０７と連結されている。キャリッジ７０１の後方には、レンズ形状測定部５００が設けられている。
【００１１】
キャリッジ部７００の構成を、図３〜図５に基づいて説明する。図４はキャリッジ部７００の概略構成図であり、図５は図３におけるキャリッジ部７００をＥ方向から見たときの図である。
【００１２】
キャリッジ７０１は、レンズＬＥを２つのレンズ回転軸７０２Ｌ、７０２Ｒにチャッキングして回転させることができ、また、ベース１０に固定され、且つ砥石回転軸６０１と平行に延びるキャリッジシャフト７０３に対して回転摺動自在になっている。以下では、キャリッジ７０１を砥石回転軸６０１と平行に移動させる方向をＸ軸、キャリッジ７０１の回転によりレンズ回転軸（７０２Ｌ、７０３Ｒ）と砥石回転軸６０１との軸間距離を変化させる方向をＹ軸として、レンズチャック機構及びレンズ回転機構、キャリッジ７０１のＸ軸移動機構及びＹ軸移動機構を説明する。
【００１３】
＜レンズチャック機構及びレンズ回転機構＞
キャリッジ７０１の左腕７０１Ｌにレンズ回転軸７０２Ｌが、右腕７０１Ｒにレンズ回転軸７０２Ｒがそれぞれ回転可能に同一軸線上で保持されている。回転軸７０２Ｌの端部にはカップ受け３０３が取り付けられている。一方、回転軸７０２Ｒの端部にはレンズ押え３０４が取り付けられている。右腕７０１Ｒの中央上面にはチャック用モータ７１０が固定されており、モータ７１０の回転軸に付いているプーリ７１１の回転がベルト７１２を介して、右腕７０１Ｒの内部で回転可能に保持されている送りネジ７１３を回転させる。送りネジ７１３の回転により送りナット７１４が軸方向に移動される。これにより、送りナット７１４に連結した回転軸７０２Ｒが軸方向に移動することができる。加工に際しては、図６に示すように、レンズＬＥの前面屈折面には固定治具であるカップ５０を取付けておき、そのカップ５０の基部を回転軸７０２Ｌ側のカップ受け３０３に装着する。カップ５０としては、吸着タイプと粘着テープを介在させて取り付けるタイプがある。モータ７１０を回転駆動することにより回転軸７０２Ｒが回転軸７０２Ｌ側に移動され、レンズＬＥが回転軸７０２Ｌ、７０２Ｒによって挟持される。
【００１４】
左腕７０１Ｌの左側端部にはモータ取付用ブロック７２０が取り付けられており、回転軸７０２Ｌはブロック７２０を通ってその左端にはギヤ７２１が固着されている。ブロック７２０にはレンズ回転用のモータ７２２が固定されている。モータ７２２の回転はギヤ７２４、７２１を介して回転軸７０２Ｌに伝達される。モータ７２２にはサーボモータを使用しており、その回転軸には回転速度を検出できるエンコーダ７２２ａが備えられている。サーボモータ７２２は、その回転軸に負荷が加わるとトルクが発生する。
【００１５】
左腕７０１Ｌの内部では回転軸７０２Ｌにプーリ７２６が取り付けられている。プーリ７２６はキャリッジ７０１の後方で回転可能に保持されている回転軸７２８の左端に固着されたプーリ７０３ａとタイミングベルト７３１ａにより繋がっている。また、回転軸７２８の右端に固着されたプーリ７０３ｂは、キャリッジ右腕７０１Ｒ内で回転軸７０２Ｒの軸方向に摺動可能に取付けられたプーリ７３３と、タイミングベルト７３１ｂにより繋がっている。この構成により回転軸７０２Ｌと回転軸７０２Ｒとは同期して回転する。
【００１６】
＜キャリッジのＸ軸移動機構、Ｙ軸移動機構＞
キャリッジシャフト７０３にはその軸方向に摺動可能な移動アーム７４０が設けられており、移動アーム７４０はキャリッジ７０１と共にＸ軸方向（シャフト７０３の軸方向）に移動するように取り付けられている。また、移動アーム７４０の前方は、シャフト７０３と平行な位置関係でベース１０に固定されたガイドシャフト７４１上を摺動可能にされている。移動アーム７４０の後部には、シャフト７０３と平行に延びるラック７４３が取り付けられており、このラック７４３にはキャリッジＸ軸移動用モータ７４５の回転軸に取り付けられたピニオン７４６が噛み合っている。モータ７４５はベース１０に固定されており、モータ７４５の回転駆動により移動アーム７４０と共にキャリッジ７０１をＸ方向に移動させることができる。
【００１７】
移動アーム７４０には揺動ブロック７５０が、図４（ｂ）のように、砥石回転軸６０１の回転中心と一致する軸線Ｌａを中心に回動可能に取り付けられている。また、シャフト７０３の中心からこの軸線Ｌａまでの距離と、シャフト７０３の中心からレンズ回転軸７０２Ｌ，７０２Ｒの回転中心までの距離とは同じになるように設定されている。揺動ブロック７５０にはＹ軸モータ７５１が取り付けられている。このモータ７５１にはサーボモータを使用しており、その回転軸には回転角度を検出できるエンコーダ７５１ａが備えられている。モータ７５１の回転はプーリ７５２とベルト７５３を介して、揺動ブロック７５０に回転可能に保持された雌ネジ７５５に伝達される。雌ネジ７５５内のネジ部には送りネジ７５６が噛み合わされて挿通されており、雌ネジ７５５の回転により送りネジ７５６が上下移動する。
【００１８】
送りネジ７５６の上端はモータ取付用ブロック７２０に固定されている。モータ７５１の回転により送りネジ７５６が上下移動することにより、ブロック７２０に取付けられたキャリッジ７０１もその上下位置を変化させることができる。すなわち、キャリッジ７０１はシャフト７０３を回転中心に回旋し、レンズ回転軸７０２Ｌ、７０２Ｒと砥石回転軸６０１との軸間距離Ｌを変化させることができる。レンズＬＥの加工圧（砥石に対する押し当て圧力）はモータ７５１の回転トルクの制御により発生される。モータ７５１の回転トルクはモータ７５１によ付与する電圧により調整され、加工圧も調整される。なお、キャリッジ７０１の下への荷重を軽減するように、例えば、左腕７０１Ｌと移動アーム７４０との間に圧縮バネ等を設けることが好ましい。加工圧の調整機構としては、キャリッジ７０１を砥石側に引っ張るバネとそのバネ力を変える機構で構成することもできる。
【００１９】
次に、図７の制御系ブロック図を使用して本装置の動作を説明する。枠入れする眼鏡枠の玉型形状を眼鏡枠形状測定装置２により測定した後、パネル部４２０のデータ入力スイッチを押すと、玉型形状データがメモリ１２０に記憶される。ディスプレイ４１５には玉型形状が図形表示されるので、操作者はパネル部４２０のスイッチ操作により、装用者のレイアウトデータを入力する。必要な入力ができたら、レンズＬＥを回転軸７０２Ｌ、７０２Ｒによりチャッキングして加工を行う。
【００２０】
パネル部４２０の加工スタートスイッチを押すと、制御部１００は入力されたレイアウトデータを基にレンズＬＥのチャッキング中心を加工中心とした玉型形状データの動径情報（ｒδn，ｒθn）を求める。ｒδnは動径長、ｒθnは動径角である。その後、動径情報（ｒδn，ｒθn）（n＝１，２，３，…，Ｎ）を以下の式に代入して、Ｌの最大値を求める。Ｒは砥石の半径、Ｌはレンズ回転軸７０２Ｌ、７０２Ｒと砥石回転軸６０１との軸間距離である。
【００２１】
【数１】

【００２２】
次に動径情報（ｒδn，ｒθn）を微小な任意の単位角度だけ加工中心を中心に回転させ、前述と同様にその時のＬの最大値を求める。この回転角をξｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）とし、全周に亘ってこの計算を行うことにより、ぞれぞれのξｉにおけるＬの最大値をＬｉ、その時のｒθnをΘｉとする。このときの（ξｉ，Ｌｉ，Θｉ）（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を、軸間距離Ｌに関連させた加工補正データとしてメモリ１０２に記憶する。
【００２３】
この計算ができたら、この加工補正データに基づいて制御部１００はレンズ形状測定部５００を作動させ、レンズ前面及び後面のレンズ形状の測定を実行する。その後、制御部１００は加工補正データを基に所定のプログラムに従って粗加工データ及び仕上げ加工データを求める。ヤゲン加工を行う場合は、測定部５００により得られたレンズ形状を基にヤゲン位置の軌跡データを求める。ヤゲン軌跡は、例えば、コバ厚をある比率で分割する方法、前面カーブ及び後面カーブからカーブ値を求める方法、これらを組み合わせる方法がある。その後、制御部１００はモータ６０６により砥石６０２を高速回転させ、粗加工と仕上げ加工を順に実行する。
【００２４】
レンズＬＥがプラスチックの場合、制御部１００は粗砥石６０２ａの上に来るようにドライバ１１１を介してモータ７４５を駆動し、キャリジ７０１を移動する。次に、粗加工データに従って、モータ７２２の駆動によりレンズＬＥを回転させると共に、モータ７５１を駆動してキャリッジ７０１をＹ軸方向に移動し、回転する粗砥石６０２ａにレンズＬＥを押し当てて粗加工を行う。制御部１００は、加工補正データ（ξｉ，Ｌｉ，Θｉ）の内の（ξｉ，Ｌｉ）に基づき、ドライバ１１５及び１１７を介してモータ７２２及びモータ７５１を駆動制御する。レンズＬＥの回転角は、モータ７２２に備えられたエンコーダ７２２ａにより検出される。キャリッジ７０１のＹ軸方向の移動位置となる軸間距離Ｌｉは、モータ７５１に備えられたエンコーダ７５１ａにより検出される。なお、粗加工データ用の加工補正データは仕上げ加工代を加味して求められている。
【００２５】
粗砥石６０２ａによりレンズＬＥを押し当てて加工すると、加工騒音が発生する。この加工騒音はマイクロフォン３により検知され、その出力信号は制御部１００に入力される。図８はマイクロフォン３にて検知された加工騒音レベルの時間推移を模式的に表した図である。騒音レベルは総和として算出されている。加工時には、モータ７５１によりキャリッジ７０１を加工移動する力、すなわち、粗砥石６０２ａに対するレンズＬＥの押し当て圧力である加工圧が掛けられる。例えば、加工圧が７段階で変えられるとすると、粗加工開始時には低い方から４段階目に当たる中間の加工圧が掛けられる。加工騒音レベルは加工開始から粗砥石６０２ａによるレンズＬＥの切り込みが増大するにつれて徐々に大きくなる。マイクロフォン３にて検知された加工騒音レベルが、予め設定された上限の騒音レベルＤ₀に達した場合、制御部１００はモータ７５１の回転トルクを減少させるように（回転を停止する場合も含む）、加工圧を下げる。モータ７５１の回転トルクは、ドライバ１１７が持つ電流検出回路により検出されるモータ負荷電流から検知できる。加工圧が下がることにより、加工騒音レベルも徐々に低くなる。なお、騒音レベルＤ₀は実験により予め定められているものであり、メモリ１２０に記憶されている。
【００２６】
加工騒音レベルが抑えられた後、騒音レベルが騒音レベルＤ₀より低く設定された加工圧アップ許可の騒音レベルＤ₁（この値も実験により定められたものであり、メモリ１２０に記憶されている）まで下がったら、制御部１００はモータ７５１のトルクアップを許可し、レンズＬＥの加工圧を再び上げて研削加工する。こうしてマイクロフォン３による騒音レベルの検知結果を基にレンズＬＥの加工圧の調整制御することにより、加工性能をさほど落とすこと無く、加工騒音を抑制した加工が行える。レンズＬＥの加工が進行してその加工量が減れば、騒音レベルも徐々に低くなる。
【００２７】
図８において、実線Ａは上記の騒音検知に基づく加工圧制御を行った場合を示し、点線Ｂが加工圧制御を行わなかった場合を示す。この例においては、加工開始から騒音レベルＤ₀に達した時刻ｔ₁にて加工圧を１段階下げ、再び騒音レベルＤ₀に達した時刻ｔ₂にて加工圧をさらに１段階下げる。時刻ｔ₃にて、騒音レベルが加工圧アップ許可の騒音レベルＤ₁を下回ったら加工圧を１段階上げる。その後、時刻ｔ₄にて騒音レベルが騒音レベルＤ₁を下回ったら、さらに加工圧を１段階上げる。
【００２８】
なお、加工圧の調整制御は、加工時にレンズＬＥに掛かる過負荷を防止するために、砥石群６０２を回転するモータ６０６の回転トルクを監視結果に基づいて合わせて行う。モータ６０６の回転トルクは、ドライバ１１２が持つ電流検出回路によるモータ負荷電流の検出によって行われる。制御部１００は、モータ６０６の回転トルクが所定の上限トルクに達した場合には、モータ７５１による加工圧を下げ、トルクアップ許可のトルクまで下がればトルクアップを許可して加工圧を上げる。このとき、前述の加工騒音に基づく加工圧の制御条件が加えられる。図８の例では、時刻ｔ₁、ｔ₂にて加工圧がトルクアップ許可のトルクまで下がっていても、加工騒音の制御を優先して加工圧を下げる。一方、時刻ｔ４以降においては、上限トルクまで加工圧を上げることが可能である。
【００２９】
上記ではモータ７５１の制御により加工圧を調整して騒音レベルを抑えるものとしたが、モータ７２２を制御してレンズＬＥの回転速度を下げることによっても加工騒音レベルを抑えることができる。加工圧とレンズＬＥの回転速度の両者を、検知された騒音レベルを基に制御すると効果的であるが、何れか一方でも良い。
【００３０】
また、レンズＬＥの加工時に発生する騒音は低い音から比較的高い音が混ざっているので、周波数の騒音レベルに応じて加工騒音を抑える方法でも良い。図９は通常の加工時と滑り音が発生したときの加工騒音実験の周波数分析を示した図である。図中、グラフＣ₁は通常加工時の騒音周波数を示し、グラフＣ₂は滑り音発生時の騒音周波数を示す。この実験によれば、滑り音が発生したときには、特に500〜1000Ｈｚの周波数帯において騒音レベルが高くなっていることが分かる。滑り音を抑えたい場合は、この500〜1000Ｈｚの周波数帯について、前述のように上限の騒音レベルと加工圧アップ許可の騒音レベルを定めておき（これらも実験により定める）、加工騒音が一定以下となるように加工圧（又はレンズの回転速度）を下げ、加工圧アップ許可の騒音レベルになったら加工圧を上げる。
【００３１】
騒音の周波数を特定して制御する場合には、レンズの厚さや材質等によって発生する音質が異なるので、あらかじめ実験によりそれぞれの上限レベル等を設定することが好ましい。また、騒音のモニタリングの際、マイクロフォン３から制御部１００の間に検知音を選別するフィルタ回路を設置してもよい。
【００３２】
粗加工が終了したら、制御部１００はキャリッジ７０１の移動制御によりレンズＬＥを仕上げ砥石６０２ｃに移動した後、仕上げ加工データに従って、レンズＬＥの回転とキャリッジ７０１のＸ軸方向及びＹ軸方向とを制御し、レンズＬＥの仕上げ加工を実行する。制御部１００は、仕上げ加工時にもマイクロフォン３により加工騒音をモニタし、その騒音レベルに応じて加工圧等を制御する。また、粗加工や仕上げ加工において、異常な騒音が検知された場合や、加工圧を下げても騒音が上限レベルからなかなか下がらない場合には、ディスプレイ４１５に異常のメッセージを表示し、レンズ加工を中断する。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工騒音を抑制しつつ、効率良く加工が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る眼鏡レンズ加工装置の外観構成図である。
【図２】装置本体の側方断面の概略図である。
【図３】加工機構部の構成を説明する斜視図である。
【図４】キャリッジ部７００の概略構成図である。
【図５】図３におけるキャリッジ部をＥ方向から見たときの図である。
【図６】レンズ回転軸によるレンズＬＥのチャッキングを説明する図である。
【図７】本装置の制御系ブロック図である。
【図８】騒音検知に基づく加工圧制御を行った時と行わなかった時の騒音レベルの時間的推移を表した図である。
【図９】通常の加工時と滑り音が発生したときの加工騒音実験の周波数分析を示した図である。
【符号の説明】
１本体
３マイクロフォン
４加工室カバー
１００制御部
１１７ドライバ
６０１砥石回転軸
６０２砥石群
６０６モータ
７０１キャリッジ
７０２Ｌ，７０２Ｒレンズ回転軸
７２２モータ
７５１モータ

Claims

被加工レンズを保持するレンズ回転軸を回転するレンズ回転手段と、レンズの周縁を加工する砥石が備えられた砥石回転軸を回転する砥石回転手段と、前記砥石回転軸とレンズ回転軸との軸間距離を変動させ、砥石に対するレンズの加工圧を変える軸間距離変動手段と、を備える眼鏡レンズ加工装置において、前記砥石による被加工レンズの加工時に発生する加工騒音の大小を検知する騒音検知手段と、前記騒音検知手段により検知される滑り音発生周波数帯である５００〜１０００ＨＺの周波数についての騒音レベルの大小に基づいて前記軸間距離変動手段又は前記レンズ回転手段を制御する制御手段であって、騒音レベルが上限の所定レベルＤ０(Ｄ０は装置の設置環境で許容される上限騒音レベルとして定められる)より大きいときは加工圧を下げるように前記軸間距離変動手段を制御するか又はレンズの回転速度を下げるように前記レンズ回転手段を制御し、騒音レベルが前記所定レベルＤ０より低く設定された所定レベルＤ１より小さいときは加工圧を上げるように前記軸間距離変動手段を制御するか又はレンズの回転速度を上げるように前記レンズ回転手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。